流化床PK炉排炉难分难解
2009-04-27 09:37:31
随着我国城市垃圾产生量的逐年增加，垃圾处理能力缺口日益增大，垃圾处理问题成为政府部门高度关注的环境和民生问题之一。近日，北京市市政管委主任陈永提出垃圾处理设施建设的初步目标，到2015年要实现40座垃圾处理设施的建设，其中，将加快5座垃圾焚烧厂的建设。
在政府和业界努力解决垃圾处理问题的同时，处理工艺选择方面的争议也不断增加。除了填埋、堆肥和焚烧3种处置方式比例分配的问题之外，在焚烧工艺中，又有流化床、炉排炉等焚烧发电技术和水泥窑协同处置综合利用技术等不同路线的选择。
在垃圾焚烧发电工艺中，流化床和炉排炉是最有竞争力的两种技术。这两种技术在工艺上各有千秋，都是成熟的焚烧技术，但在实际的应用中，究竟哪个更符合中国国情，更能切实化解垃圾处理难题？就此，本报记者近日采访了中国城市建设研究院院长徐文龙、总工徐海云以及固废处理领域的高级技术人员。
焚烧工艺之兴:焚烧处理比重越来越大
我国垃圾焚烧厂的数量及平均处理规模逐年增加，焚烧处理设施在垃圾无害化处理设施中的比例也在增加
我国生活垃圾产生量的迅速膨胀和有限的土地资源，决定了填埋不能长期作为主要的垃圾处理方式；但因为填埋是固废的最终处置方式，尤其是其相对较低的处理成本，在现阶段，它仍将是我国重要的垃圾处理方式之一。2000年以来，能够将垃圾无害化、减量化和资源化处理的焚烧处置方式越来越受政府和业界关注。
2000年以后，国家陆续发布了一系列鼓励垃圾焚烧产业发展的政策。比如，2000年2月，国家经贸委、国家税务总局下发《关于公布〈当前国家鼓励发展的环保产业设备(产品)目录〉(第一批)的通知》，其中包含城市生活垃圾焚烧处理成套设备；2006年批准的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，在“装备制造业振兴的重点”中，包含了环保及资源综合利用装备，其中包含固体废物处理装备。
2007年，国家发改委发布了《中国应对气候变化国家方案》，其中明确指出:鼓励“在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂”；“大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术，提高国产化水平，有效降低成本，促进垃圾焚烧技术产业化发展。”
徐文龙介绍说，历年的《城市建设统计年报》显示，我国垃圾焚烧厂的数量及平均处理规模逐年增加，焚烧处理设施在垃圾无害化处理设施中的比例也在增加，这些都说明焚烧技术在我国垃圾处理中所占的分量越来越重。据城市建设研究院徐海云总工介绍，2001年，我国垃圾焚烧处理项目仅36个，日处理能力约6520吨；2007年，垃圾焚烧处理项目总数已达66个，处理能力约为4.5万吨/天，焚烧处理量占垃圾无害化处理总量的比例也由2001年的1％提升到12.9％。
另外，根据《“十一五”全国城市生活垃圾无害化处理设施建设规划》，我国“十一五”期间将建设生活垃圾焚烧厂82座，新增处理能力6.7万吨左右。
徐海云介绍说，目前焚烧技术主要分为三类:炉排炉技术、流化床技术及其他焚烧技术(小型立式炉、小型链条炉及热解炉等)。
焚烧工艺之争:流化床与炉排炉工艺技术对比
炉排炉有二恶英的困扰，流化床控制系统较复杂。究竟哪种工艺在技术上更适合城市垃圾处理？究竟哪种工艺更易于大范围推广？
在市场领域，炉排炉与流化床工艺未分轩轾，而小型焚烧炉因为其烟气处理工艺相对简单，难以达到严格的环保标准，从长期来看，市场份额将逐步减少直至彻底退出。在技术选择方面，徐海云说，关于这两种工艺的争论颇为激烈，争论焦点在于:究竟哪种工艺在技术上更适合城市垃圾处理？究竟哪种工艺更易于在大范围推广？
某公司一位不愿透露姓名的技术专家告诉记者，炉排炉和流化床焚烧炉在产业发展的过程中都经历了螺旋式发展的几个过程。炉排炉的技术基础是煤燃烧领域中的链条炉，针对垃圾的特点加以改进，适应了垃圾处理的技术要求。
从垃圾焚烧炉六大关键系统(储料和上料系统；焚烧系统；汽轮发电机系统；烟气净化系统；出渣系统；自动化控制和在线监测系统)来看，炉排炉适用于块状物料焚烧，对垃圾的前处理要求较低，所以储料上料系统成熟简单；燃烧过程中，通过炉内炉排翻转，实现垃圾的充分燃烧，可在燃烧过程中添加固体或者液体补燃物料助燃，目前焚烧系统也较为成熟；此外，炉排炉除渣系统稳定；燃烧过程稳定，控制简单。
炉排炉的主要劣势在于:二恶英的产生温度在360℃~820℃之间，在炉排炉开车和停炉过程中炉温不可避免地要经过二恶英产生的温度区间，由于炉排炉开停车时间较长，所以这一过程二恶英排放量较大；同时，因炉排炉内需要机械装置，限制了炉排炉内温度的进一步提升，导致炉排炉一直在二恶英产生的温度区间附近工作，在燃烧过程控制不完全的情况下，二恶英将会大量产生；此外，炉排炉的燃烧方式也容易导致垃圾燃烧不充分。
这位专家分析，循环流化床锅炉焚烧垃圾的方式，是在循环流化床燃煤锅炉以及流化床垃圾焚烧炉的基础上发展而来的，具有循环流化床的诸多优点。如果将垃圾进行一定的前处理，包括脱水和粉碎，再辅助以一定的补燃措施，炉体内燃烧温度可以提高到900℃~1000℃，从而远离二恶英产生区间；同时，流化床开停车迅速，操作过程可以更大程度地避免二恶英产生；此外，流化床燃烧方式是垃圾燃烧最为彻底的方式之一，单体设备处理量较大。
但是与炉排炉相比，循环流化床控制系统较复杂，前处理要求较为严格，除渣及粉尘回收装置较复杂；操作过程气流量较大，会形成对炉体内耐火层的冲刷，满负荷操作时间低于炉排炉。
焚烧工艺之辩:流化床与炉排炉环境安全对比
警惕流化床工艺的垃圾焚烧厂沦为小火电；警惕炉排炉工艺的垃圾焚烧厂又成污染源
徐海云分析，从处理垃圾的角度看，炉排炉技术对垃圾质量和成分的要求较低，前处理简单，飞灰量少，技术成熟，是发达国家目前采用的主要技术；而流化床技术由于其进料要求高，飞灰产生量大，环境标准难以控制，以及设备连续运行能力和使用年限等方面的问题，在垃圾处理能力和环境影响等方面不如炉排炉。
此外，据他调查，国内目前大多数运营中的流化床项目，在运行中大量掺烧燃煤，以求更大的发电能力，从国家电价补贴中获取更大利益。而国家关于垃圾焚烧发电项目中“掺烧燃煤比例不得超过20％”的限制性规定，由于缺乏有力的监管，往往成为一纸空文。比如，云南某市某垃圾焚烧发电厂的技术人员，曾对前去参观考察的人士宣称，其流化床锅炉每吨垃圾焚烧后可发电900度，而根据我国生活垃圾的平均热值来估算，每吨垃圾只能发电200度左右。那么这个焚烧发电厂必定是在运行中掺加了大量燃煤。这样一来，部分垃圾焚烧发电厂在本质上成为“享受国家补贴的小火电”，在当前国家对火电项目“上大压小、淘汰落后产能”的大形势下，这种现象显得荒诞不经。
而炉排炉工艺中，用燃油来助燃，运行稳定之后不需要掺加燃煤，一般不存在沦为小火电的利益冲动危险。因此，他认为炉排炉相对而言更适宜推广。
而那位不愿透露姓名的专家认为，循环流化床焚烧炉是消除二恶英排放更有效的燃烧方式，但是运营成本高于炉排炉。从现阶段掌握的数据而言，炉排炉每吨垃圾处理成本基本上低于100元，而循环流化床在150元/吨左右。他认为，对政府和运营商而言，工艺选择归根结底是对“追求更高经济效益”和“追求二恶英更少排放”这二者的选择，如果政府在适当提升补贴的同时对二恶英排放严格监控，炉排炉在没有进一步技术突破的条件下将会被逐步替代。
同时，对于循环流化床，他认为，目前国产技术设备难以达到相应的标准，需要国家进一步加强技术提升和工程改造，包括前脱水技术、粉碎技术、气体补燃技术、粉尘脱除技术等。现阶段流化床的补燃材料基本采用的是粉煤材料，如果能够采用天然气等气体补燃，那么燃烧温度和效果还可以进一步提升，做到垃圾真正的无害化燃烧。天然气可从垃圾填埋气提纯后得到，这样，在解决填埋气回收问题的同时，可以大幅度降低流化床焚烧炉补燃燃料的消耗，此外，垃圾干燥和粉碎的能量也可以来自于填埋气，所以，流化床焚烧炉最适宜建设在垃圾填埋场附近，从而实现垃圾填埋场内的循环发展模式。
对于“目前国内部分流化床垃圾焚烧系统沦为小火电”的说法，这位技术专家表示，从国家层面来说，问题并不难解决。比如，可以通过对当地垃圾热值进行测定，从而估算出每吨垃圾的发电量，再根据焚烧发电厂消化垃圾的量计算其发电量，进行电价补贴，由此避免企业非法牟利。
来源：中国环境报
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